ハニカムパネルの摩擦接合方法
【課題】ハニカムパネル同士を突き合わせた際の隙間やろうの垂れ、強固な酸化皮膜を除去して、良好な接合品質を得るためのハニカムパネルの摩擦接合方法を提供する。
【解決手段】ろう付け後のハニカムパネル同士を摩擦接合する方法において、ハニカムパネル１の枠材がチャンネル２１であり、該チャンネルの凹部側が外方に向いているろう付けハニカムパネルの枠材同士を接合する際、ハニカムパネルの枠材の接合面を予め面削して平坦にすると共に、付着物を除去することを特徴とする。
【解決手段】ろう付け後のハニカムパネル同士を摩擦接合する方法において、ハニカムパネル１の枠材がチャンネル２１であり、該チャンネルの凹部側が外方に向いているろう付けハニカムパネルの枠材同士を接合する際、ハニカムパネルの枠材の接合面を予め面削して平坦にすると共に、付着物を除去することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種機材、特に輸送機材の軽量化のために使用されるアルミニウム製ろう付けハニカムパネルを接合して大型の構造体とするためのハニカムパネルの摩擦接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種機材の軽量化、特に輸送機材の軽量化は、燃料の使用量の削減を可能にし、直接環境保護につながるため積極的に進められており、各種機材へのアルミニウム及びその合金素材の使用が多くなっている。アルミニウム及びその合金素材は、軽量であると共に最適な断面形状、例えば、二面構造体により剛性を高くすることができ、平滑性にも優れているため、車両、船舶等の輸送機器用部材として好適である。
【０００３】
二面構造体には中空の押出形材やハニカムパネルがあるが、中空の押出形材は、アルミニウム合金を押出成形することにより作製されるため、成形できる形材の幅が限定される。一方、ハニカムパネルは、芯材のハニカムコアの周縁部に枠材を配置し、ハニカムコアの上下面に面板を配設して、この状態でろう付け炉に入れ、これらをろう付けし一体として作製されるため、ろう付け炉の大きさにより作製できるハニカムパネルの幅が限定される。
【０００４】
従って、大型の構造体を製作する場合には、中空の押出形材やハニカムパネルの接合は必須となる。従来、その接合には強度面からアーク溶接（ＴＩＧ、ＭＩＧ）が適用されているが、溶接時の熱歪みによりアルミニウム合金材料が変形するという問題がある。外観を重視する部位では、アーク溶接時に形成される余盛りの削除が必要となる。更に、溶接時の多大な入熱による溶接部周辺の熱影響によって強度が低下し、その分構造体を厚肉に設計しなければならず、折角の軽量効果を減少させている。
【０００５】
車両用構造体には、６０００系（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系）のアルミニウム合金の押出形材が最も多く使用されているが、通常の６０００系アルミニウム合金では、アーク溶接時の入熱により溶接熱影響部（ＨＡＺ）が軟化し、本来のアルミニウム合金押出形材の強度を大きく損ねる。また、アーク溶接特有のブローホールの発生や凝固割れ等の欠陥が生じることもあり、その手直しに溶接部をはつり、再溶接を行うため、多大の工数を要すると共に溶接部の外観も悪くなるという難点もある。
【０００６】
入熱が少なく、軟化や歪みの程度も少ない接合方式として、アルミニウム及びその合金製の形材の突き合わせ摩擦接合する方法が提案されている。（特許文献１参照）この方法によれば、中空の押出形材同士やハニカムパネル同士を接合した場合、その接合部位の変形が抑えられ、良好な接合を短時間で得ることが可能となる。ハニカムパネルにおいては、ろう付けにより組み立てられたハニカムパネル端部の枠材及び面板を突き合わせ、その突き合わせ面に沿って摩擦接合を行い、この方法で大型のハニカムパネルの製作が可能となる。
【特許文献１】特開平９−３０９１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
アルミニウム及びその合金製の二面構造体同士を摩擦接合により接合することによって、従来のアーク溶接によって引き起こされる種々の不都合な点が解消でるが、例えば、ろう付け後のハニカムパネル同士を突き合わせた場合、隙間が生じることがあり、そのままの状態で摩擦接合を行うと、亀裂やトンネル状の穴が生成して、接合品質を著しく低下させる。
【０００８】
隙間を生じる原因は、ろう付け加熱及び冷却の際、枠材が熱応力により曲がり、ハニカムパネルの端面にそりが生じるためであると推察され、更に、ろう付けにより、上記端面にろうの垂れが生じることがあるためと考えられる。さらに、ろう付けにより、アルミニウム材の表面に強固な酸化皮膜が形成され、その酸化皮膜が、摩擦接合の際、接合部に残り亀裂の原因になることもある。
【０００９】
本発明は、ろう付けハニカムパネルの摩擦接合における上記従来の問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、ろう付け後のハニカムパネル同士を突き合わせた際発生する隙間を極力押さえ、ろうの垂れや強固な酸化皮膜を除去し、接合品質が良く、しかも良好な仕上がりの摩擦接合を得ることができるハニカムパネルの摩擦接合方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するための請求項１によるハニカムパネルの摩擦接合方法は、ろう付け後のハニカムパネル同士を摩擦接合する方法において、ハニカムパネルの枠材がチャンネルであり、該チャンネルの凹部側が外方に向いているろう付けハニカムパネルの枠材同士を接合する際、ハニカムパネルの枠材の接合面を予め面削して平坦にすると共に、付着物を除去することを特徴とする。この構成では、枠材の接合面を面削して、隙間量を低減し、同時に接合面上の付着物を除去できるから、良好な摩擦接合ができる。また、この構成においては、面削が面板の側端及びチャンネルの側板の側端となり、突き合わせ後２か所の接合を同時に摩擦接合できる。
【００１１】
請求項２によるハニカムパネルの摩擦接合方法は、請求項１において、前記枠材の接合面はその凸凹が接合面長さ１ｍあたり少なくとも０．５ｍｍ以内となるまで面削されることを特徴とする。この構成では、枠材の接合面を突き合わせた際、凸凹が接合面長さ１ｍあたり少なくとも０．５ｍｍ以内であるから、この状態で摩擦接合しても、隙間が少ないので良好な摩擦接合が達成できる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、枠材の接合面を面削することにより、隙間量を低減し、同時に接合面上の付着物を除去できるから、良好な摩擦接合が可能となる。従って、ろう付け後のハニカムパネル同士を突き合わせた際発生する隙間がなく、ろうの垂れや強固な酸化皮膜が除去される結果、接合品質が良く、しかも良好な仕上がりの摩擦接合を得ることができるから、大型の構造物が少ない工数で製作出来、低価格化が図れる。また、面削が面板の側端及びチャンネルの側板の側端となり、突き合わせ後２か所の摩擦接合を同時に行うことができる。従って、上記の効果に加えて、２枚の面板につき同時に摩擦接合ができるため、工数削減が図れる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、枠材の接合面を突き合わせた際、凸凹が接合面長さ１ｍあたり少なくとも０．５ｍｍ以内であり、隙間が少ないので良好な摩擦接合ができる。従って、上記の効果に加えて、必要以上の面削や面削量不足を無くすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、図１〜１３に基づいて詳述する。
図１は本発明方法を適用するためのハニカムパネルの形態を示す斜視図、図２はハニカムパネルの製作状態を示す断面図である。図１、図２において、ハニカムパネル１は、芯材としてのハニカムコア２の周縁部３に枠材４を配置し、ハニカムコア２の上下面に面板５、５を配設して、この状態でろう付けし一体としてなる。
【００１５】
すなわち、アルミニウム製ろう付けハニカムパネル１の場合には、アルミニウム（アルミニウム合金を含む、以下同じ）の箔又は薄板から形成されるハニカムコア２の周縁部３にアルミニウムの押出形材からなる枠材４を溶接により枠組みし、ハニカムコア２の上下面Ｐにはハニカムコア２と枠材４に対して重なる状態にアルミニウムのブレージングシートからなる面板５、５を載せ、治具でこれらを一体に固定してろう付け炉の中に入れ、ハニカムコア２と面板５、５との間、枠材４と面板５、５との間をろう付け一体とすることにより行われる。なお、ハニカムコア２と枠材４との間もハニカムコア２と面板５、５とから流動するろうによりろう付けされる。
【００１６】
このように構成されたハニカムパネル１は、ろう付け加熱及び冷却の際、枠材４が熱応力により曲がり、そりが生じたり、図３に示すように、枠材４と面板５、５との間に段差１０が生じ、ハニカムパネル１同士を接合する際の接合面１１は、凹凸のある形状になっている。また、接合面１１には、図４に示すように、ろう付けの際に流動するろうの垂れ１２があり、その表面は通常強固な酸化皮膜に覆われている。このような状態のハニカムパネル１の接合面１１同士を突き合わせても、隙間だらけの状態となるし、摩擦接合しても強固な酸化皮膜が残り亀裂の原因になるから、図３の二点鎖線に示すように、面削して隙間を無くし、ろうの垂れ１２や強固な酸化皮膜を除去する。
【００１７】
面削の程度は、ハニカムパネル１の接合面１１同士を突き合わせて隙間が全くない状態が理想であるが、ハニカムパネル１の接合面１１同士を突き合わせ、摩擦接合するため加圧拘束したした際、図５に示すように接合面１１の長さαにおいて、１ｍあたりその凹凸が少なくとも０．５ｍｍ以内となる面削の程度が必要となる。凹凸が０．５ｍｍ以内というのは、数多くの実験に基づくもので、この範囲であれば、摩擦接合に支障を来たすことがない。凹凸が０．５ｍｍを越えると摩擦接合に支障を来す可能性が高くなる。
【００１８】
面削したハニカムパネル１は、図６に示すように、その接合面１１同士を突き合わせ、治具（不図示）により加圧拘束する。その接合線に沿い摩擦接合工具１３の硬質なピン１４を高速回転させ接合面１１の一端に刺し込み、その接合線に沿い他端まで移動させることによって摩擦接合を行う。その後、ハニカムパネル１を裏返し、同じように摩擦接合すると、図７に示すように、接合部１５によりハニカムパネル１同士を接合することができる。
【００１９】
しかしながら、上記面削は、接合面１１の長さα方向において、１ｍあたりその凹凸が少なくとも０．５ｍｍ以内となるまで必要であるから、ろう付け後のハニカムパネル１の出来具合により、例えば、図３に示す枠材４の接合面板１６の厚みがかなり薄くなるまで面削する場合も生じてくる。このような場合、摩擦接合工具１３により摩擦接合させる際、枠材４の強度不足を招き、座屈する恐れが出てくる。
【００２０】
このため、図８に示すように、枠材４はその接合面１１となる接合面板１６が面削される厚みｔを予め有しているのが好ましく、その厚みｔは０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲とするのが好ましい。接合面をこの範囲内の厚さにして、二点鎖線に示すように面削することにより、ろう付け後の反り、しなりを吸収して凸凹を接合面１１の長さ１ｍあたり少なくとも０．５ｍｍ以内とすることができ、枠材４の強度に影響されず良好な摩擦接合ができる（図９）。
【００２１】
厚みｔが０．５ｍｍに満たないと、面削しても凸凹が接合面１１の長さ１ｍあたり０．５ｍｍ以内とすることが困難となる。逆に、厚みｔが５ｍｍを越えると、効果が飽和状態となり枠材４の重量が増し、ハニカムパネル１の軽量性の利点が低下し、加えて、ハニカムパネル１を製作する過程で、ろう付け加熱時に周囲の温度が上がり難くなり、ろう付けが困難となる。
【００２２】
図１０、１１は、枠材４の接合面板１６の両端部とこれに直交する水平板１７との隅角部１８に厚肉部１９を有するハニカムパネル１ａの摩擦接合方法を示すものである。接合面板１６及び水平板１７の厚みは、摩擦接合の際座屈しない程度まで薄くすることができ、軽量化が図られる。従って、その状態で摩擦接合すると、隅角部１８が膨らみ、外観上あたかも厚肉部１９が出来たようになるが、その結果、接合部１５に素材不足がおき空洞や亀裂が生じてしまう。このハニカムパネル１ａは、隅角部１８に厚肉部１９を設けることで、摩擦接合時に変形や接合部１５に欠陥を生じないようにしたものである。
【００２３】
図１２は、角管状の枠材４に代えて、枠材としてチャンネル２１を適用した場合であり、このチャンネル２１の凹部２２側が外方に向いているハニカムパネル１ｂの摩擦接合方法を示すものである。すなわち、チャンネル２１は背板２３の両端に側板２４、２４を設けてなり、従って、面削が面板５の側端及びチャンネル２１の側板２４の側端となり、図示の摩擦接合工具１３ａを用いれば、突き合わせ後２か所の接合を同時に摩擦接合できる。
【００２４】
すなわち、この摩擦接合工具１３ａは、面板５及びチャンネル２１の側板２４の厚みｔ1 とほぼ同程度の長さｌ1 （ｔ1≒ｌ1 ）を有するピン２５の両端に、円盤２６、２７をほぼ平行に固着して糸巻型接合部２８を構成し、更に、軸２９を介して同構成の糸巻型接合部３０が取り付けられてなる。また、糸巻型接合部２８と３０との距離Ｌ1 は、２つの接合箇所間の距離Ｌ2 に等しい。
【００２５】
上記構成の摩擦接合工具１３ａを使用すれば、図１３に示すように、裏当て治具が必要なくなり、糸巻型接合部２８及び３０がハニカムパネル１ａ及び１ａに追従して軸方向の振れが無くなり、ハニカムパネル１ａの２つの接合箇所を同時に摩擦接合することが可能となる。従って、一度の操作によってハニカムパネル１ｂ同士の接合が可能となり、接合前段取り、接合後処理も一度でよいことになる。
【００２６】
以下、本発明の効果を確認するための実施例について説明する。
実施例１
図３に示す断面形状を持ち、面板（材質：６Ｎ０１）の厚さ２．５ｍｍ、枠材（材質：６０６３）の肉厚５ｍｍ、幅４０ｍｍ、パネル高さ１００ｍｍ、パネル長さ３０００ｍｍ（接合長さ）、ハニカムコア（材質：６Ｎ０１）の肉厚０．３ｍｍ、セルサイズ３０ｍｍのろう付け後のハニカムパネルの接合面を最大１．５ｍｍ面削した。なお、ろう付け後のハニカムパネルのパネル長さ３０００ｍｍの曲がりは最大１．３ｍｍであった（この測定は、母材を定盤上に固定し、置針式形状式測定装置にて、面削面を全長に渡り走査し、凹凸を記録することにより、行った。）。
【００２７】
２枚のハニカムパネルの接合面を突き合わせ加圧拘束すると、その接合面の隙間は０．５ｍｍ以下となり、その状態で、ピンが直径５．０ｍｍ、長さ４．５ｍｍであり、円盤の直径が１０ｍｍの摩擦接合工具を１０００ｒｐｍで回転させ、３００ｍｍ／分の送り速度で接合線に沿って移動させて摩擦接合を行った。次いで、裏返しにして反対側を同じように摩擦接合した。その結果、接合部は、摩擦接合による誤差等の欠陥が無く、表面にも欠陥が無く、透過Ｘ線検査でも内部に欠陥が無いことが確認出来た。
【００２８】
比較例１
実施例１で得たろう付け後のハニカムパネルの接合面を突き合わせ、加圧拘束したが、その時の接合面の隙間は最大２．２ｍｍとなった。この状態で面削しないままで、実施例１と同じ条件で摩擦接合した。その結果、接合部には断続的に溝状の欠陥が見られ、表面上の欠陥がない部分でも接合部の金属が不足してトンネル状の欠陥が生じているのが認められた。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明方法を適用するためのハニカムパネルの形態を示す斜視図である。
【図２】ハニカムパネルの製作状態を示す断面図である。
【図３】本発明のハニカムパネルの摩擦接合方法の実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明方法を適用するろう付け後のハニカムパネルを示す側面図である。
【図５】本発明のハニカムパネルの摩擦接合方法の実施形態を示す平面図である。
【図６】本発明のハニカムパネルの摩擦接合方法の実施形態を示す断面図である。
【図７】本発明方法により作製されたハニカムパネルを示す断面図である。
【図８】本発明のハニカムパネルの摩擦接合方法の実施形態を示す断面図である。
【図９】本発明方法により作製されたハニカムパネルを示す断面図である。
【図１０】本発明のハニカムパネルの摩擦接合方法の他の実施形態を示す断面図である。
【図１１】本発明の他の方法により作製されたハニカムパネルを示す断面図である。
【図１２】本発明のハニカムパネルの摩擦接合方法の他の実施形態を示す断面図である。
【図１３】本発明の他の方法による作製状態のハニカムパネルを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１、１ａ、１ｂ ハニカムパネル
２ ハニカムコア
３ 周縁部
４ 枠材
５ 面板
１０ 段差
１１ 接合面
１２ 垂れ
１３、１３ａ 摩擦接合工具
１４ ピン
１５ 接合部
１６ 接合面板
１７ 水平板
１８ 隅角部
１９ 厚肉部
２１ チャンネル
２２ 凹部
２３ 背板
２４ 側板
２５ ピン
２６、２７ 円盤
２８、３０ 糸巻型接合部
２９ 軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種機材、特に輸送機材の軽量化のために使用されるアルミニウム製ろう付けハニカムパネルを接合して大型の構造体とするためのハニカムパネルの摩擦接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種機材の軽量化、特に輸送機材の軽量化は、燃料の使用量の削減を可能にし、直接環境保護につながるため積極的に進められており、各種機材へのアルミニウム及びその合金素材の使用が多くなっている。アルミニウム及びその合金素材は、軽量であると共に最適な断面形状、例えば、二面構造体により剛性を高くすることができ、平滑性にも優れているため、車両、船舶等の輸送機器用部材として好適である。
【０００３】
二面構造体には中空の押出形材やハニカムパネルがあるが、中空の押出形材は、アルミニウム合金を押出成形することにより作製されるため、成形できる形材の幅が限定される。一方、ハニカムパネルは、芯材のハニカムコアの周縁部に枠材を配置し、ハニカムコアの上下面に面板を配設して、この状態でろう付け炉に入れ、これらをろう付けし一体として作製されるため、ろう付け炉の大きさにより作製できるハニカムパネルの幅が限定される。
【０００４】
従って、大型の構造体を製作する場合には、中空の押出形材やハニカムパネルの接合は必須となる。従来、その接合には強度面からアーク溶接（ＴＩＧ、ＭＩＧ）が適用されているが、溶接時の熱歪みによりアルミニウム合金材料が変形するという問題がある。外観を重視する部位では、アーク溶接時に形成される余盛りの削除が必要となる。更に、溶接時の多大な入熱による溶接部周辺の熱影響によって強度が低下し、その分構造体を厚肉に設計しなければならず、折角の軽量効果を減少させている。
【０００５】
車両用構造体には、６０００系（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系）のアルミニウム合金の押出形材が最も多く使用されているが、通常の６０００系アルミニウム合金では、アーク溶接時の入熱により溶接熱影響部（ＨＡＺ）が軟化し、本来のアルミニウム合金押出形材の強度を大きく損ねる。また、アーク溶接特有のブローホールの発生や凝固割れ等の欠陥が生じることもあり、その手直しに溶接部をはつり、再溶接を行うため、多大の工数を要すると共に溶接部の外観も悪くなるという難点もある。
【０００６】
入熱が少なく、軟化や歪みの程度も少ない接合方式として、アルミニウム及びその合金製の形材の突き合わせ摩擦接合する方法が提案されている。（特許文献１参照）この方法によれば、中空の押出形材同士やハニカムパネル同士を接合した場合、その接合部位の変形が抑えられ、良好な接合を短時間で得ることが可能となる。ハニカムパネルにおいては、ろう付けにより組み立てられたハニカムパネル端部の枠材及び面板を突き合わせ、その突き合わせ面に沿って摩擦接合を行い、この方法で大型のハニカムパネルの製作が可能となる。
【特許文献１】特開平９−３０９１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
アルミニウム及びその合金製の二面構造体同士を摩擦接合により接合することによって、従来のアーク溶接によって引き起こされる種々の不都合な点が解消でるが、例えば、ろう付け後のハニカムパネル同士を突き合わせた場合、隙間が生じることがあり、そのままの状態で摩擦接合を行うと、亀裂やトンネル状の穴が生成して、接合品質を著しく低下させる。
【０００８】
隙間を生じる原因は、ろう付け加熱及び冷却の際、枠材が熱応力により曲がり、ハニカムパネルの端面にそりが生じるためであると推察され、更に、ろう付けにより、上記端面にろうの垂れが生じることがあるためと考えられる。さらに、ろう付けにより、アルミニウム材の表面に強固な酸化皮膜が形成され、その酸化皮膜が、摩擦接合の際、接合部に残り亀裂の原因になることもある。
【０００９】
本発明は、ろう付けハニカムパネルの摩擦接合における上記従来の問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、ろう付け後のハニカムパネル同士を突き合わせた際発生する隙間を極力押さえ、ろうの垂れや強固な酸化皮膜を除去し、接合品質が良く、しかも良好な仕上がりの摩擦接合を得ることができるハニカムパネルの摩擦接合方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するための請求項１によるハニカムパネルの摩擦接合方法は、ろう付け後のハニカムパネル同士を摩擦接合する方法において、ハニカムパネルの枠材がチャンネルであり、該チャンネルの凹部側が外方に向いているろう付けハニカムパネルの枠材同士を接合する際、ハニカムパネルの枠材の接合面を予め面削して平坦にすると共に、付着物を除去することを特徴とする。この構成では、枠材の接合面を面削して、隙間量を低減し、同時に接合面上の付着物を除去できるから、良好な摩擦接合ができる。また、この構成においては、面削が面板の側端及びチャンネルの側板の側端となり、突き合わせ後２か所の接合を同時に摩擦接合できる。
【００１１】
請求項２によるハニカムパネルの摩擦接合方法は、請求項１において、前記枠材の接合面はその凸凹が接合面長さ１ｍあたり少なくとも０．５ｍｍ以内となるまで面削されることを特徴とする。この構成では、枠材の接合面を突き合わせた際、凸凹が接合面長さ１ｍあたり少なくとも０．５ｍｍ以内であるから、この状態で摩擦接合しても、隙間が少ないので良好な摩擦接合が達成できる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、枠材の接合面を面削することにより、隙間量を低減し、同時に接合面上の付着物を除去できるから、良好な摩擦接合が可能となる。従って、ろう付け後のハニカムパネル同士を突き合わせた際発生する隙間がなく、ろうの垂れや強固な酸化皮膜が除去される結果、接合品質が良く、しかも良好な仕上がりの摩擦接合を得ることができるから、大型の構造物が少ない工数で製作出来、低価格化が図れる。また、面削が面板の側端及びチャンネルの側板の側端となり、突き合わせ後２か所の摩擦接合を同時に行うことができる。従って、上記の効果に加えて、２枚の面板につき同時に摩擦接合ができるため、工数削減が図れる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、枠材の接合面を突き合わせた際、凸凹が接合面長さ１ｍあたり少なくとも０．５ｍｍ以内であり、隙間が少ないので良好な摩擦接合ができる。従って、上記の効果に加えて、必要以上の面削や面削量不足を無くすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、図１〜１３に基づいて詳述する。
図１は本発明方法を適用するためのハニカムパネルの形態を示す斜視図、図２はハニカムパネルの製作状態を示す断面図である。図１、図２において、ハニカムパネル１は、芯材としてのハニカムコア２の周縁部３に枠材４を配置し、ハニカムコア２の上下面に面板５、５を配設して、この状態でろう付けし一体としてなる。
【００１５】
すなわち、アルミニウム製ろう付けハニカムパネル１の場合には、アルミニウム（アルミニウム合金を含む、以下同じ）の箔又は薄板から形成されるハニカムコア２の周縁部３にアルミニウムの押出形材からなる枠材４を溶接により枠組みし、ハニカムコア２の上下面Ｐにはハニカムコア２と枠材４に対して重なる状態にアルミニウムのブレージングシートからなる面板５、５を載せ、治具でこれらを一体に固定してろう付け炉の中に入れ、ハニカムコア２と面板５、５との間、枠材４と面板５、５との間をろう付け一体とすることにより行われる。なお、ハニカムコア２と枠材４との間もハニカムコア２と面板５、５とから流動するろうによりろう付けされる。
【００１６】
このように構成されたハニカムパネル１は、ろう付け加熱及び冷却の際、枠材４が熱応力により曲がり、そりが生じたり、図３に示すように、枠材４と面板５、５との間に段差１０が生じ、ハニカムパネル１同士を接合する際の接合面１１は、凹凸のある形状になっている。また、接合面１１には、図４に示すように、ろう付けの際に流動するろうの垂れ１２があり、その表面は通常強固な酸化皮膜に覆われている。このような状態のハニカムパネル１の接合面１１同士を突き合わせても、隙間だらけの状態となるし、摩擦接合しても強固な酸化皮膜が残り亀裂の原因になるから、図３の二点鎖線に示すように、面削して隙間を無くし、ろうの垂れ１２や強固な酸化皮膜を除去する。
【００１７】
面削の程度は、ハニカムパネル１の接合面１１同士を突き合わせて隙間が全くない状態が理想であるが、ハニカムパネル１の接合面１１同士を突き合わせ、摩擦接合するため加圧拘束したした際、図５に示すように接合面１１の長さαにおいて、１ｍあたりその凹凸が少なくとも０．５ｍｍ以内となる面削の程度が必要となる。凹凸が０．５ｍｍ以内というのは、数多くの実験に基づくもので、この範囲であれば、摩擦接合に支障を来たすことがない。凹凸が０．５ｍｍを越えると摩擦接合に支障を来す可能性が高くなる。
【００１８】
面削したハニカムパネル１は、図６に示すように、その接合面１１同士を突き合わせ、治具（不図示）により加圧拘束する。その接合線に沿い摩擦接合工具１３の硬質なピン１４を高速回転させ接合面１１の一端に刺し込み、その接合線に沿い他端まで移動させることによって摩擦接合を行う。その後、ハニカムパネル１を裏返し、同じように摩擦接合すると、図７に示すように、接合部１５によりハニカムパネル１同士を接合することができる。
【００１９】
しかしながら、上記面削は、接合面１１の長さα方向において、１ｍあたりその凹凸が少なくとも０．５ｍｍ以内となるまで必要であるから、ろう付け後のハニカムパネル１の出来具合により、例えば、図３に示す枠材４の接合面板１６の厚みがかなり薄くなるまで面削する場合も生じてくる。このような場合、摩擦接合工具１３により摩擦接合させる際、枠材４の強度不足を招き、座屈する恐れが出てくる。
【００２０】
このため、図８に示すように、枠材４はその接合面１１となる接合面板１６が面削される厚みｔを予め有しているのが好ましく、その厚みｔは０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲とするのが好ましい。接合面をこの範囲内の厚さにして、二点鎖線に示すように面削することにより、ろう付け後の反り、しなりを吸収して凸凹を接合面１１の長さ１ｍあたり少なくとも０．５ｍｍ以内とすることができ、枠材４の強度に影響されず良好な摩擦接合ができる（図９）。
【００２１】
厚みｔが０．５ｍｍに満たないと、面削しても凸凹が接合面１１の長さ１ｍあたり０．５ｍｍ以内とすることが困難となる。逆に、厚みｔが５ｍｍを越えると、効果が飽和状態となり枠材４の重量が増し、ハニカムパネル１の軽量性の利点が低下し、加えて、ハニカムパネル１を製作する過程で、ろう付け加熱時に周囲の温度が上がり難くなり、ろう付けが困難となる。
【００２２】
図１０、１１は、枠材４の接合面板１６の両端部とこれに直交する水平板１７との隅角部１８に厚肉部１９を有するハニカムパネル１ａの摩擦接合方法を示すものである。接合面板１６及び水平板１７の厚みは、摩擦接合の際座屈しない程度まで薄くすることができ、軽量化が図られる。従って、その状態で摩擦接合すると、隅角部１８が膨らみ、外観上あたかも厚肉部１９が出来たようになるが、その結果、接合部１５に素材不足がおき空洞や亀裂が生じてしまう。このハニカムパネル１ａは、隅角部１８に厚肉部１９を設けることで、摩擦接合時に変形や接合部１５に欠陥を生じないようにしたものである。
【００２３】
図１２は、角管状の枠材４に代えて、枠材としてチャンネル２１を適用した場合であり、このチャンネル２１の凹部２２側が外方に向いているハニカムパネル１ｂの摩擦接合方法を示すものである。すなわち、チャンネル２１は背板２３の両端に側板２４、２４を設けてなり、従って、面削が面板５の側端及びチャンネル２１の側板２４の側端となり、図示の摩擦接合工具１３ａを用いれば、突き合わせ後２か所の接合を同時に摩擦接合できる。
【００２４】
すなわち、この摩擦接合工具１３ａは、面板５及びチャンネル２１の側板２４の厚みｔ1 とほぼ同程度の長さｌ1 （ｔ1≒ｌ1 ）を有するピン２５の両端に、円盤２６、２７をほぼ平行に固着して糸巻型接合部２８を構成し、更に、軸２９を介して同構成の糸巻型接合部３０が取り付けられてなる。また、糸巻型接合部２８と３０との距離Ｌ1 は、２つの接合箇所間の距離Ｌ2 に等しい。
【００２５】
上記構成の摩擦接合工具１３ａを使用すれば、図１３に示すように、裏当て治具が必要なくなり、糸巻型接合部２８及び３０がハニカムパネル１ａ及び１ａに追従して軸方向の振れが無くなり、ハニカムパネル１ａの２つの接合箇所を同時に摩擦接合することが可能となる。従って、一度の操作によってハニカムパネル１ｂ同士の接合が可能となり、接合前段取り、接合後処理も一度でよいことになる。
【００２６】
以下、本発明の効果を確認するための実施例について説明する。
実施例１
図３に示す断面形状を持ち、面板（材質：６Ｎ０１）の厚さ２．５ｍｍ、枠材（材質：６０６３）の肉厚５ｍｍ、幅４０ｍｍ、パネル高さ１００ｍｍ、パネル長さ３０００ｍｍ（接合長さ）、ハニカムコア（材質：６Ｎ０１）の肉厚０．３ｍｍ、セルサイズ３０ｍｍのろう付け後のハニカムパネルの接合面を最大１．５ｍｍ面削した。なお、ろう付け後のハニカムパネルのパネル長さ３０００ｍｍの曲がりは最大１．３ｍｍであった（この測定は、母材を定盤上に固定し、置針式形状式測定装置にて、面削面を全長に渡り走査し、凹凸を記録することにより、行った。）。
【００２７】
２枚のハニカムパネルの接合面を突き合わせ加圧拘束すると、その接合面の隙間は０．５ｍｍ以下となり、その状態で、ピンが直径５．０ｍｍ、長さ４．５ｍｍであり、円盤の直径が１０ｍｍの摩擦接合工具を１０００ｒｐｍで回転させ、３００ｍｍ／分の送り速度で接合線に沿って移動させて摩擦接合を行った。次いで、裏返しにして反対側を同じように摩擦接合した。その結果、接合部は、摩擦接合による誤差等の欠陥が無く、表面にも欠陥が無く、透過Ｘ線検査でも内部に欠陥が無いことが確認出来た。
【００２８】
比較例１
実施例１で得たろう付け後のハニカムパネルの接合面を突き合わせ、加圧拘束したが、その時の接合面の隙間は最大２．２ｍｍとなった。この状態で面削しないままで、実施例１と同じ条件で摩擦接合した。その結果、接合部には断続的に溝状の欠陥が見られ、表面上の欠陥がない部分でも接合部の金属が不足してトンネル状の欠陥が生じているのが認められた。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明方法を適用するためのハニカムパネルの形態を示す斜視図である。
【図２】ハニカムパネルの製作状態を示す断面図である。
【図３】本発明のハニカムパネルの摩擦接合方法の実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明方法を適用するろう付け後のハニカムパネルを示す側面図である。
【図５】本発明のハニカムパネルの摩擦接合方法の実施形態を示す平面図である。
【図６】本発明のハニカムパネルの摩擦接合方法の実施形態を示す断面図である。
【図７】本発明方法により作製されたハニカムパネルを示す断面図である。
【図８】本発明のハニカムパネルの摩擦接合方法の実施形態を示す断面図である。
【図９】本発明方法により作製されたハニカムパネルを示す断面図である。
【図１０】本発明のハニカムパネルの摩擦接合方法の他の実施形態を示す断面図である。
【図１１】本発明の他の方法により作製されたハニカムパネルを示す断面図である。
【図１２】本発明のハニカムパネルの摩擦接合方法の他の実施形態を示す断面図である。
【図１３】本発明の他の方法による作製状態のハニカムパネルを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１、１ａ、１ｂ ハニカムパネル
２ ハニカムコア
３ 周縁部
４ 枠材
５ 面板
１０ 段差
１１ 接合面
１２ 垂れ
１３、１３ａ 摩擦接合工具
１４ ピン
１５ 接合部
１６ 接合面板
１７ 水平板
１８ 隅角部
１９ 厚肉部
２１ チャンネル
２２ 凹部
２３ 背板
２４ 側板
２５ ピン
２６、２７ 円盤
２８、３０ 糸巻型接合部
２９ 軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ろう付け後のハニカムパネル同士を摩擦接合する方法において、ハニカムパネルの枠材がチャンネルであり、該チャンネルの凹部側が外方に向いているろう付けハニカムパネルの枠材同士を接合する際、ハニカムパネルの枠材の接合面を予め面削して平坦にすると共に、付着物を除去することを特徴とするハニカムパネルの摩擦接合方法。
【請求項２】
前記枠材の接合面は、その凹凸が接合面長さ１ｍあたり少なくとも０．５ｍｍ以内となるまで面削されることを特徴とする請求項１記載のハニカムパネルの摩擦接合方法。
【請求項１】
ろう付け後のハニカムパネル同士を摩擦接合する方法において、ハニカムパネルの枠材がチャンネルであり、該チャンネルの凹部側が外方に向いているろう付けハニカムパネルの枠材同士を接合する際、ハニカムパネルの枠材の接合面を予め面削して平坦にすると共に、付着物を除去することを特徴とするハニカムパネルの摩擦接合方法。
【請求項２】
前記枠材の接合面は、その凹凸が接合面長さ１ｍあたり少なくとも０．５ｍｍ以内となるまで面削されることを特徴とする請求項１記載のハニカムパネルの摩擦接合方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−２６４８７９（Ｐ２００８−２６４８７９Ａ）
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４４３５２（Ｐ２００８−１４４３５２）
【出願日】平成２０年６月２日（２００８．６．２）
【分割の表示】特願平１０−２２８７８３の分割
【原出願日】平成１０年８月１３日（１９９８．８．１３）
【出願人】（０００００２２７７）住友軽金属工業株式会社 (552)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２日（２００８．６．２）
【分割の表示】特願平１０−２２８７８３の分割
【原出願日】平成１０年８月１３日（１９９８．８．１３）
【出願人】（０００００２２７７）住友軽金属工業株式会社 (552)
【Ｆターム（参考）】
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